Bouwen op voorkennis: hoe leert het studenten- brein?

Dagelijks zijn we bezig om de enorme kennisbank in ons brein aan te passen en uit te breiden. Ons brein hunkert naar een zo accuraat mogelijke representatie van de werkelijkheid, zodat het nieuwe informatie zo makkelijk mogelijk kan integreren. In ons dagelijkse leven wordt nieuwe informatie dus vaak zo aangeboden dat we het makkelijk kunnen begrijpen. Op televisie en internet, maar natuurlijk ook in het onderwijs.

Het is extreem belangrijk in het onderwijs dat vakken goed worden opgebouwd. Bijvoorbeeld: als je niet kunt optellen en aftrekken, kun je ook niet vermenigvuldigen en als je niet kunt vermenigvuldigen wordt worteltrekken weer lastig. Natuurlijk is dit principe al lang bekend en wordt het wijdverbreid toegepast in het onderwijs.

Maar wat we niet weten is hoe deze kennis zo zorgvuldig wordt opgebouwd in ons brein en wat dit tot gevolg heeft voor het het leren van nieuwe dingen.

Verschillende manieren om informatie op te slaan

In mijn laatste experiment heb ik deze vraag onderzocht: hoe wordt nieuwe, studie-gerelateerde informatie opgeslagen in ons brein? Hiervoor heb ik twee groepen studenten getest die aan het begin van het tweede jaar van hun studie biologie of pedagogiek stonden. Deze studenten leerden korte zinnetjes met nieuwe informatie terwijl hun hersenactiviteit met een MRI-scanner werd gemeten. Deze zinnetjes bevatten informatie die óf voortbouwden op de studie die ze op dat moment volgden, óf op de andere studie. Een biologiestudent leerde dus ook de informatie voor pedagogiekstudenten en andersom. De volgende dag kregen de studenten een test over de informatie die ze hadden geleerd. Hierdoor wisten we precies welke zinnetjes ze hadden onthouden en welke waren vergeten.

De mediale prefrontale cortex bevindt
zich vooraan en middenin het brein,
achter je voorhoofd.

Wat kwam er nou uit dit experiment? Ten eerste bleken studenten veel beter in het onthouden van informatie die relateert aan hun eigen studie, maar dat is niks nieuws. Daarnaast vonden we dat het onthouden van deze informatie gerelateerd was aan activiteit in een ander hersengebied dan bij de niet studie-gerelateerde informatie. Dit hersengebied, de mediale prefrontale cortex, hadden we al eerder gevonden in ons onderzoek en we denken dat dit gebied nieuwe informatie integreert met oudere informatie. De informatie wordt dan dus niet apart opgeslagen, maar gekoppeld aan eerder opgeslagen informatie. Dit leidt vervolgens tot betere prestaties op de geheugentest.

Relatie met studieprestaties

We vonden daarnaast dat de activiteit in deze mediale prefrontale cortex positief correleerde met hoe de studenten presteerden in het tweede jaar van hun studie ten opzichte van het eerste. De mate waarin ze dit hersengebied gebruikten tijdens het leren van onze studie-gerelateerde zinnetjes was dus voorspellend voor de toekomstige prestaties in hun studie!

Kunnen we toekomstig studiesucces dan voorspellen door studenten in de scanner te leggen? Nee, de effecten in dit experiment zijn erg klein en de meetwaarden heel specifiek. Bovendien weten we bij een simpele correlatie als deze niet wat de leidende factor is en zijn er heel wat andere dingen die een rol kunnen spelen. Wel opent dit onderzoek nieuwe deuren door aan te tonen dat eerdere bevindingen – verschillende hersenprocessen tijdens het onthouden van simpele plaatjes of woorden - ook blijken te gelden voor het leren van ingewikkeldere informatie in de onderwijspraktijk.

Relatie tussen activiteit in de mediale prefrontale cortex (op
de x-as) en verschil tussen tweedejaars en eerstejaars cijfers
(op de y-as).

Toepassingen

Hoe kunnen we deze bevindingen dan wel gebruiken voor leren in het onderwijs? Voorlopig zijn directe toepassingen nog niet echt mogelijk, maar als we meer te weten komen over hoe ons brein voorkennis gebruikt om nieuwe informatie te leren, dan kunnen we proberen deze voorkennis beter en selectiever aan te spreken voordat we nieuwe informatie leren.

We kunnen dan bijvoorbeeld ons leerproces bewust efficiënter maken door ons vaker af te vragen hoe iets nieuws eigenlijk relateert aan iets ouds. Of op basis van de beschikbare voorkennis vaststellen of nieuwe informatie al geleerd kan worden of dat je beter nog even kan wachten. De mogelijkheden zijn eindeloos!

Referenties

Het artikel, nu in early access op de website van Journal of Cognitive Neuroscience.

Hoe ons brein dingen vergeet

Ik heb een gastblog geschreven voor Sciencepalooza getiteld "Hoe ons brein dingen vergeet". Klik op de link om het te lezen!

Waarheid in de wetenschap

Wat je leert op school is waar. Toch? Er moet wel erg veel wetenschappelijk onderzoek zijn gedaan voordat iets in een schoolboek terecht komt, en na al dat wetenschappelijke onderzoek weten we toch wel iets dat zeker waar is. Of niet? Wanneer is iets eigenlijk echt "waar"?

Wetenschappelijke theorieën

Misschien komt het omdat ik inmiddels zelf wetenschapper ben en er meer alert op ben, maar het lijkt wel alsof steeds meer dingen die ik ooit op school geleerd hebt toch ineens niet helemaal meer lijken te kloppen. Neem het atoom. Iedereen die natuurkunde heeft gehad op de middelbare school kent de plaatjes van atomen met een kern en elektronen die om deze kern heen draaien. Dit idee blijft hangen, en als je vervolgens geen nieuwe natuurkunde meer bijleert na de middelbare school blijf je geloven in deze vorm van het atoom. Terwijl dit atoom niets meer dan een theorie was. Deze theorie was weliswaar gebaseerd op enig bewijs, maar moest nog verder onderzocht worden. En guess what: het atoom bleek toch een beetje anders dan gedacht!

Ik zal niet verder in detail treden over het uiterlijk van het atoom, daar gaat deze blog niet over. Deze blog gaat over het feit dat elke wetenschappelijke theorie in essentie onwaar is en ook nooit bewezen kan worden.

Het gaat ook over waarom dat niet erg is.

Popper

Ideeën uit de wetenschapsfilosofie - met als bekendste vaandeldrager Karl Popper - worden nog steeds gebruikt als leidraad voor wetenschappelijke integriteit. Het bekendste voorbeeld van Karl Popper gaat over de onmogelijke verificatie (bewijs) van de wetenschappelijke theorie in het algemeen. Popper gebruikte hiervoor een voorbeeld met witte en zwarte zwanen. Als je heel veel witte zwanen telt maar geen zwarte, betekent dat niet per definitie dat er geen zwarte zwanen bestaan.

Je kan immers nooit zeker weten of je ooit nog een keer een zwarte zwaan tegen gaat komen.

Wetenschappers spreken met elkaar af dat een theorie plausibel is als meerdere aanwijzingen in de goede richting wijzen. De theorie kan dan steeds geloofwaardiger worden, maar zeker weten of de theorie "waar" is doe je nooit. Dit is een gegeven waar je als wetenschapper mee moet leren leven, een frustrerend maar ook spannend gegeven. Je weet immers nooit wat er nog kan gaan komen.

Hoe bedenk je een theorie?

Wetenschappelijke theorieën moeten altijd toetsbaar zijn. Je moet een experiment kunnen uitvoeren waarvan de resultaten de theorie wel of niet zullen onderbouwen, anders heeft de theorie geen nut. In mijn onderzoek stel ik dat als je nieuwe informatie leert die aansluit op eerder geleerde informatie, deze nieuwe informatie beter onthouden wordt en verwerkt wordt door verschillende hersengebieden (zeg A en B). De waarnemingen uit experimenten kunnen gebruikt worden om een theorie te bedenken (induceren: hersengebied A doet dit en hersengebied B doet dat). De opgestelde theorie kan daarnaast nieuwe waarnemingen voorspellen die de theorie kunnen onderbouwen (deduceren: in mijn nieuwe experiment verwacht ik dat hersengebied A actief wordt). 

Witte zwanen, luie onderzoekers? Hetzelfde idee!

Wetenschap moet er eigenlijk altijd op gestoeld zijn om theorieën te falsificeren door op zoek te gaan naar een zwarte zwaan (of hersengebied B). Hoe vaker er geen zwarte zwaan wordt gevonden, hoe plausibeler de witte zwanen theorie (de nulhypothese) wordt. Maar ook als er toch weleens een zwarte zwaan (de alternatieve hypothese) wordt gevonden dan nog is er geen man overboord: theorieën kunnen namelijk aangepast worden om de nieuwe waarnemingen te kunnen verklaren ("zwarte zwanen zijn een foutje van de natuur" of  "hersengebied B doet toch net iets anders dan we dachten"). Een oneindige wisselwerking van inductie en deductie is het gevolg, als een eindeloze spiraal van wetenschappelijke voortgang.

Stapje voor stapje, stukje achteruit en een sprong vooruit, dat dan weer wel.

De "waarheid"

In dit wetenschappelijke stelsel dat we met elkaar hebben afgesproken bestaat waarheid dus niet, iets wat in de media jammer genoeg niet altijd goed naar buiten komt. Experimenten laten dus per definitie nooit zien dat iets waar of niet waar is, alleen dat een bepaalde theorie plausibeler of niet plausibeler wordt door de uitkomsten. Met dat idee in het achterhoofd krijgt wetenschap een ander gezicht. Niet als een zoektocht naar de waarheid, maar als een zoektocht naar de beste manier om de werkelijkheid te benaderen.

Wetenschap is dus letterlijk nooit helemaal waar en nooit helemaal af. En dat is nou juist wat het zo uitdagend maakt!

Life @ Stanford

Precies een half jaar geleden kwamen we hier in de Bay Area aan, ons Amerika-avontuur tegemoet! Jasper heeft jullie van de dagelijkse beslommeringen op de hoogte gehouden, maar mijn dagelijkse leven op Stanford is nog relatief onbelicht gebleven. Bij deze dus een (ietwat off-topic) blog over het (academische) leven op en rondom Stanford. In veel opzichten een geweldige plek, maar ook een universiteit met z'n eigen opvallende en eigenaardige dingetjes. Een top 7 van wat mij het meeste opviel:

1. Stanford campus: mediterraan Disneyland

"Mijn" gebouw (Jordan Hall, Psychologie faculteit) met op
de achtergrond de karakteristieke "Hoover tower".

Allereerst, de campus van Stanford is geweldig! Precies zoals je je Californië voorstelt: zo goed als altijd lekker weer, overal palmbomen, buitensporig schone straten en pleinen en een geweldig mooi en uitgestrekt landgoed in mediterrane bouwstijl. Een waar paradijsje op aarde en hier mag ik werken!

Helaas blijft er weinig van deze pracht over zodra je je binnen in de gebouwen bevindt en mijn kamer-zonder-ramen maakt dit er niet beter op. Maar ja, dit gemis kan je simpelweg tegengaan door iemand mee te sleuren om een koffie of lunch te halen, aangezien je voor de betere opties naar buiten moet (en dat is in tegenstelling tot Nederland geen straf hier). Tot nog toe waan ik me elke dag weer in Disneyland als ik de campus op fiets. De verbazing verdwijnt niet makkelijk, helemaal niet als je na een toch wel frisse nacht (lees: ik in sjaal en handschoenen op de fiets) de studenten in korte broek en slippers naar college ziet fietsen of skateboarden. Tsja, het blijft toch Californië he?

2. Ondernemersklimaat

Elke millimeter van de Stanford campus ademt het ondernemersklimaat en dit zet zich moeiteloos voort, zo mogelijk nog evidenter, in het omliggende Silicon Valley. Ik heb me heel lang afgevraagd hoe Amerikaanse studenten in godsnaam uit alle mogelijke universiteiten kiezen met zoveel opties. In het geval van Stanford is de meest karakteristieke eigenschap zonder twijfel de overduidelijke relatie met het (high-tech) bedrijfsleven en de vele mogelijkheden om zelf een "start-up" bedrijfje te starten.

Bedrijven als Google, Hewlett-Packard en Yahoo zijn hier ontsproten en er zullen zeker nog vele van dit soort bedrijven volgen. Studenten die zich aanmelden voor Stanford (in 2013 kwam een schamele 5,7% door de selectie heen) gebruiken dit klimaat ongetwijfeld om hun keus te maken en te onderbouwen waarom ze zo graag op Stanford willen studeren. Ik blijf het bijzonder vinden dat op het bankje naast mij of op de fiets die me tegemoet komt een toekomstige Larry Page kan zitten!

3. Wetenschapsklimaat: praktisch, flexibel en kritisch

De wetenschap hier wordt zeker beïnvloed door deze ondernemingsdrang, er wordt over het algemeen veel gestimuleerd om na te denken over hoe je onderzoek toepasbaar is. Daarnaast werken veel voormalige studenten en wetenschappers van Stanford bij bedrijven in Silicon Valley en deze komen vaak terug om praatjes te geven zodat je ook nog een beetje (met de nadruk op beetje!) meekrijgt hoe het is om onderzoek te doen voor bijvoorbeeld Google of Facebook.

Voor de psychologen onder ons: het Stanford Prison
Experiment wordt "herdacht" met dit plakkaat dat zich in
de kelders van Jordan Hall bevindt.

Mensen werken hier hard, maar flexibel en relaxed, ze zijn echt niet continue op hun kantoor aanwezig of opgezogen in artikelen, maar zodra er een klein momentje is (bijvoorbeeld tijdens langdradige praatjes) komt de Apple laptop wel vaak tevoren om nog even een stukje code af te maken. "Hard" (vaak en veel) werken wordt gezien als statussymbool, nog meer dan in Nederland; veel mensen hier claimen niet voor niks zo'n 60 tot 80 uur per week te werken en ik heb weinig reden om ze niet te geloven. In zo'n omgeving als deze gaan leven en werken onvermijdelijk naadloos in elkaar over.

Er heerst hier een sterke cultuur van veel vragen stellen en kritisch commentaar leveren. Veel praatjes komen niet af omdat na een paar slides de spreker al onderbreken wordt. Amerikanen worden analytisch opgevoed: kritische vragen stellen, discussietechnieken en (overdreven) verbale en textuele communicatie gebruiken en consequent wetenschappelijk in- en deduceren is ze absoluut niet vreemd. In Nederland kunnen we hier nog wel iets van leren, zeker als we met ze willen kunnen blijven concurreren.

4. De Stanford familie

Stanford is gesticht op de boerderij van de familie Stanford voor hun overleden zoon Leland Stanford Jr., als een soort uit de hand gelopen herdenkingsmonument (de daken zijn bijvoorbeeld zo mooi rood zodat hij het goed zou kunnen zien vanuit de hemel). Ik kan me goed voorstellen dat studenten zich hier snel thuisvoelen. Als je al door die enorm strenge selectie (zie punt 2) heen gekomen bent en dan ook nog op alle mogelijke manieren welkom wordt geheten, wordt aangesproken als "class of 2017" als je in 2013 begint (zie inhuldingingsceremonie in onderstaand filmpje) en met z'n allen op zo'n prachtig stukje landgoed leeft, dan zou ik me ook voelen alsof ik echt tot de Stanford familie behoor. Jammer genoeg is dit knusse gevoel voor een simpele, internationale post-doc zoals ik ietsjes minder, maar dat terzijde...

Ik heb weinig direct contact met de studenten, maar ze lijken op het eerste gezicht een selectie van ultiem slimme, welbespraakte en voornamelijk blanke, rijke en ietwat verwende hogere klasse Amerikanen. Onder de undergraduates (grotendeels bachelor studenten) zijn ook nauwelijks buitenlanders, voor zover ik weet zit het handjevol Nederlanders op de campus alleen in onderzoeksposities. Een redelijk homogene groep studenten dus, de diversiteit zit hem voornamelijk in de onderzoekers, die echt uit allerlei landen hier naartoe komen om de zo noodzakelijke waardevolle onderzoekservaring op te doen.

5. Het Stanford gevoel: de merchandise

De Stanford bookstore: naast boeken een hele rits aan
merchandise artikelen!

De overweldigende merchandise versterkt dit Stanford gevoel nog meer. Je kunt het zo gek niet bedenken of ze verkopen het in de bookstore met het Stanford logo erop: allerlei soorten kleding, stickers, sleutelhangers, mokken, iPad-hoesjes, football spullen, nummerbordhouders etc. etc. Dat je een Stanford T-shirt draagt of een "Stanford Mom/Dad" T-shirt voor je ouders koopt als trotse student is natuurlijk wel begrijpelijk, maar dat de hordes toeristen zich ook zo aan deze merchandise te goed zouden doen had ik niet verwacht. Dat doen ze toch goed, die Amerikaanse universiteiten. Ik zie een gemiddelde Amsterdamse toerist nog niet zo snel in een UvA trui rondlopen, als je begrijpt wat ik bedoel.

6. Awesome!

De sociale Amerikaanse opvoeding (zie punt 3) heeft, enigszins ironisch, een andere kant die leidt tot een lastig cultuurverschil: alles hier is awesome, amazing en meer van dat soort superlatieven. Zo erg dat je door de bomen het bos niet meer ziet en moet leren de nuanceverschillen tussen de gemeende awesome en de alleen aardig bedoelde awesome te vinden, en dit is niet altijd even simpel...

Soms lijkt het voor mij alsof in spreektaal het Amerikaans een smalle spreiding van bijvoeglijke naamwoorden heeft, grotendeels geconcentreerd rondom awesome en de verscheidene awesome equivalenten. Deze woordkeus in combinatie met de kritische en analytische houding maakt het enigszins ingewikkeld om te begrijpen wat er echt bedoeld wordt: "That's awesome! But..."

Natuurlijk kende ik deze awesomesness wel uit films en conversaties met Amerikanen, maar om er de hele dag in ondergedompeld te worden en constant uit te moeten zoeken hoe awesome iets werkelijk gevonden wordt kan soms wel vermoeiend zijn. Wij vinden het vooralsnog lastig om ook zo super awesome als de Amerikanen te zijn, met het gevolg dat ze waarschijnlijk vaak denken dat we niet enthousiast genoeg zijn, maar hopelijk komt dat nog!

7. Netwerken

Voor mij is netwerken nooit iets echt bewusts geweest: met collega's een biertje drinken na een drukke werkweek, een inspirerende spreker nog even een vraag stellen na zijn of haar praatje, of koffie drinken met iemand wiens onderzoek je interessant vindt, meestal gaat het wel vanzelf. Hier niet, hier hebben ze netwerken (her)uitgevonden als een topsport! Voor en na meetings zijn er networking events, geforceerd netwerken dus, en juist omdat het die titel opgespeld krijgt wordt het minder leuk om koffie of bier te drinken met gelijkgezinden. Je voelt je gelijk zo...netwerkerig.

What's your name?? M A R L I E K E!

Tuurlijk had eerder wel iets meegekregen over netwerktechnieken, elevator-pitches, visitekaartjes, informational interviews en LinkedIn-connections. Ook weet ik wel dat dit soort netwerkbijeenkomsten inmiddels ook in Nederland steeds meer in opkomst zijn, maar mijn ervaringen in de academische wereld vallen echt in het niet met hoe serieus ze het hier aanpakken.

Van de beruchte "Hello, my name is ..." stickers hebben Jasper en ik er inmiddels al aardig wat verzameld en ik voel me echt een enorme newbie als er verplicht genetwerkt wordt, het blijft erg kunstmatig en gespeeld voelen en natúúrlijk vindt iedereen je onderzoek awesome (zie punt 6), dus daar heb je ook weer weinig aan... Erg wennen dus, maar ook leerzaam. Ik volg inmiddels een cursus communicatietechnieken voor post-docs om het Amerikaanse netwerken een beetje onder de knie te krijgen!

And on and on and on...

Ik zou hier wel een top 100 van kunnen maken, maar aangezien ik me serieus afvraag hoeveel mensen niet al halverwege zijn afgehaakt laat ik het voorlopig hierbij. Wonen, werken en leven in de Bay Area is wennen, soms meer dan ik verwacht had (en we hebben echt wel onze mindere momenten), maar we blijven onze uiterste best doen om hardwerkende en kritische maar vooral relaxte en awesome surrogaat-Amerikanen te worden!

Over nog een half jaar hopelijk meer! ;)

Een perfect geheugen, kan dat?

Nog steeds leeft bij veel mensen het idee dat ons geheugen ongeveer net zo werkt als een computergeheugen, waar alles netjes in mapjes wordt opgeslagen en later ongeschonden weer teruggehaald kan worden. Jammer genoeg (of misschien juist gelukkig, dat mag je zelf bedenken) is dit niet het geval. We kunnen allemaal onderschrijven dat ons geheugen niet altijd even perfect is, maar toch zijn er mensen die beweren een perfect geheugen te hebben. Geef ze een datum en ze vertellen je wat er die dag is gebeurd in hun leven. Spectaculair? Zeker, maar zelfs dit ogenschijnlijke perfecte geheugen blijkt z'n onvolkomenheden te hebben.

Hyperthymesia

Het boek van Jill Price, te koop via
bol.com.

Dit vermogen tot expectioneel geheugen heet met een duur woord "hyperthymesia", wat "excessief herinneren" betekent in het Grieks. In 2006 meldde een Amerikaanse vrouw genaamd Jill Price zich bij geheugenonderzoekers van de University of Irvine in Californië. Ze vertelde dat ze zich alles wat ze ooit bewust heeft meegemaakt kan herinneren en als een heel duidelijk beeld voor zich ziet als ze de herinnering terughaalt. De onderzoekers hebben haar vervolgens uitgebreid onderzocht en kwamen erachter dat ze niet loog: ze kon zich inderdaad bijna elke dag uit haar leven perfect herinneren.

Naast Jill vonden de onderzoekers nog 24 mensen met eenzelfde spectaculair geheugen. Door deze mensen als groep te testen bleek dat ze over het algemeen ook hinder ondervinden van hun perfecte geheugenvermogen. Verschillende andere hersenfuncties bleken te leiden onder de continue stroom van herinneringen die steeds opgehaald worden en ook lijken ze een slechter geheugen te hebben voor informatie die niet direct gerelateerd is aan zichzelf. Daarnaast verschillen, naast enkele geheugengerelateerde gebieden in hun brein, ook gebieden die in verband worden gebracht met obsessieve gedragingen, bijvoorbeeld overdreven hygiëne, die in sommige van deze mensen ook duidelijk terug te vinden waren.

Valse herinneringen

Naast het feit dat mensen zonder dit opzienbarende geheugen (bijna iedereen dus) veel informatie vergeten, heeft het geheugen ook nog een andere imperfectie. We zijn namelijk ook erg goed in het herinneren van dingen die nooit gebeurd zijn. De Amerikaanse psychologe Elizabeth Loftus zei het laatst heel treffend in haar TED-talk: "Memory works a little bit like a wikipedia-page, you can go in there and change it, but so can other people!" ("Geheugen werkt een beetje als een wikipediapagina, je kan erin gaan om het te veranderen, maar dat kunnen andere mensen ook!"). In verscheidene psychologische experimenten komt duidelijk naar voren dat valse herinneringen "geimplanteerd" kunnen worden, waardoor het vervolgens lijkt dat deze foute herinnering echt gebeurd is. Dit gebeurt continu, door jezelf of door anderen, bewust of onbewust. Daarnaast lijkt ons geheugen ook gaten op te vullen, zoals bijvoorbeeld bij sommige proefpersonen die de aanslagen van 11 september van dichtbij hadden meegemaakt. Een gedeelte van deze proefpersonen dacht zich te herinneren dat ze op televisie een vliegtuig in het Pentagon hadden zien vliegen, terwijl van deze crash nooit beelden zijn uitgezonden. Eenzelfde soort onderzoek is in Nederland gedaan na de Bijlmerramp, met dezelfde resultaten, terwijl ook hier geen beelden zijn van de crash zelf.

Perfect geheugen toch niet zo perfect

Terug naar de mensen met hyperthymesia. In een nieuw onderzoek van onder andere Elizabeth Loftus, is nu aangetoond dat ook deze personen niet gespaard blijven van foute herinneringen. Ook bij hen werden foute herinneringen aangemaakt en ze leken geen verschillen te vertonen met een controle groep van mensen met een gemiddeld geheugen. Dit is opvallend, aangezien de oudere herinneringen die ze zo goed en nauwkeurig kunnen terughalen, uitgebreid getest zijn op correctheid. Het lijkt er nu dus op dat deze herinneringen toch nog achteraf te beïnvloeden zijn, wat de zo perfect lijkende herinneringen van deze mensen toch weer een andere gedaante zou kunnen geven.

Ooggetuigen

Deze bevindingen zijn erg belangrijk voor bijvoorbeeld de rechtspraak. Het is al lang bekend dat valse herinneringen makkelijk worden gevormd en dat hiermee rekening gehouden moet worden bij het gebruik van ooggetuigenverslagen. Nu ook blijkt dat zelfs individuen met een bijna-perfect geheugen niet immuun zijn voor valse herinneringen, werpt dit een nieuw licht op de onbetrouwbaarheid van dit soort middelen, waardoor deze hopelijk minder vaak als doorslaggevend beschouwd zullen worden en minder onschuldige verdachten achter de tralies belanden. Het lijkt er dus op dat een perfect geheugen vooralsnog niet bestaat. Vertrouw je herinneringen dus nooit klakkeloos, het zou zomaar kunnen dat ze enigszins gekleurd zijn!

Wie heeft het gedaan? Dit soort testen zijn niet zo betrouwbaar als ze lijken!
(plaatje van http://www.policemag.com/_Images/articles/M-POL-78.jpg)

Verwijzingen

Zie voor meer informatie over hyperthymesia dit filmpje.
Het originele onderzoekspaper is hier te downloaden (alleen met abonnement).

Over dendrieten en somas: waar ligt de rekenkracht van ons brein?

Als wetenschapper loop je soms tegen nieuwe bevindingen aan die je basisovertuigingen op hun grondvesten doen schudden. Zulke bevindingen overdonderen je eerst, maar beïnvloeden later je kritisch denken en ze herinneren je eraan dat je in de wereld van wetenschap nooit blind van iets moet uitgaan. Nee, nooit!

Het huidige beeld van een atoom, al is
zelfs dit beeld niet onomstreden.
Afbeeldingen van hier.

Atomen versus neuronen

Neem het atoom. Ooit geloofde men dat dit een enkel solide bolletje was, maar we weten nu dat dit kleine bouwsteentje uit verschillende deeltjes bestaat en het lijkt er voorlopig nog niet op alsof natuurkundigen al klaar zijn met tellen. Een vergelijkbare ontdekking, maar dan in de neurowetenschap, is laatst gepubliceerd in het prestigieuze wetenschappelijke tijdschrift Nature. De bevindingen die beschreven worden in dit artikel betwijfelen een wijdverbreide en inmiddels vastgeroeste aanname binnen de neurowetenschap door voor te stellen dat het brein een grotere rekenkracht heeft dan altijd werd aangenomen. Deze rekenkracht bevindt zich voornamelijk in de bouwsteentjes van ons brein: de neuronen.

Als je dit kan lezen, dan ben je zeer waarschijnlijk de eigenaar van een brein dat ongeveer honderd miljard neuronen telt. Elk van deze minuscule neuronen is een rekeneenheid wiens simpele functie het is om continu te berekenen wat voor informatie het zal geven gebaseerd op inkomende informatie van omliggende cellen. Ongeveer net als een computer met een internetconnectie, ontvangen en versturen neuronen continu informatie door gebruik te maken van electrische signalen. Deze signalen komen het cellichaam (of de soma) binnen via de dendrieten, uitlopers die verbindingen vormen met honderden of zelfs duizenden omliggende neuronen en die informatie vanuit deze cellen opvangen. Tot nu toe werd de rekenkracht nodig om deze informatiesignalen te kunnen verwerken puur en alleen toegeschreven aan de soma. Neem elk tekstboek over neurowetenschap en het zal je vertellen dat de magie plaatsvindt in de soma. Logisch, want de dendrieten zijn maar simpele draadjes die passief signalen doorsturen. Toch?

Een neuron met zijn verschillende onderdelen. Informatie van andere
neuronen komt binnen via de dendrieten en wordt getransporteerd via
de soma naar het axon, waar de informatie weer doorgegeven wordt aan
verbonden neuronen. Plaatje van hier. 

In dit plaatje zie je een dendriet die gemeten wordt door
middel van two-photon microscoop. Plaatje komt uit het
artikel.

Sterke microscoop

Neurowetenschappers van verschillende Britse en Amerikaanse universiteiten hebben besloten dit wijdverbreide feit verder te onderzoeken door beter te gaan kijken naar hoe deze electrische signalen zich precies door de dendrieten voortbewegen, zelfs al dacht iedereen dat dit niet de moeite waard was. De wetenschappers hebben hiervoor een heel erg sterke microscoop (een "two-photon microscoop") gebruikt om electrische signalen te kunnen meten die zich door deze dendrieten verplaatsen. Geen makkelijke taak, omdat het met deze techniek onmogelijk is te zien waar in de cel je eigenlijk aan het meten bent, totdat je de signalen hebt geanalyseerd, het goede oude naald in een hooiberg probleem dus. Desondanks waren de wetenschappers succesvol en vonden ze dat de simpele draadjes hypothese voorbarig was. Volgens hun metingen leken dendrieten juist in staat om berekeningen uit te voeren en "beslissingen" te kunnen maken op basis van de informatie die ze voortdragen. Zo kunnen ze waarschijnlijk de soma helpen om deze informatie beter te begrijpen en te integreren met informatie uit andere dendrieten.

Cogito ergo sum?

In dit experiment werd deze rekenkracht specifiek gevonden in dendrieten van neuronen in de visuele hersengebieden van muizen, maar volgens de onderzoekers is het heel goed mogelijk dat dendrieten in het hele brein dit soort berekeningen uitvoeren, ook in mensen. Deze bevindingen zijn dus niet alleen een hele goede reden om neurowetenschappelijke tekstboeken te herschrijven en uit te breiden, ze suggereren ook dat onze neuronen veel meer berekeningen kunnen uitvoeren dat we altijd dachten. Net als de wereldschokkende vinding dat atomen niet solide bolletjes waren, is deze observatie naar mijn bescheiden mening een revolutionaire wetenschappelijke bevinding die de manier waarop we denken dat we denken voor altijd zal veranderen!

Van het ene naar het andere brein

Kijk eens naar dit filmpje:

Dit filmpje circuleerde de afgelopen weken op het internet, verspreid door de University of Washington via dit persbericht. Ziet er wel indrukwekkend uit toch? Ik moet je teleurstellen: dit filmpje is een duidelijk voorbeeld van hoe wetenschapscommunicatie sterk overdreven kan worden en ik zal hieronder uitleggen waarom.

Niks nieuws

Laat ik beginnen bij het begin, dit experimentje is niks bijzonders: elke hobbyende (neuro)wetenschapper die de beschikking heeft tot een brein, een internetconnectie, een EEG en een TMS apparaat kan dit simpele experimentje uitvoeren en dit is ongetwijfeld al eerder gebeurd. Deze mensen hebben het echter, zeer wijselijk, binnen hun eigen wetenschappelijke of vriendschappelijke kring gehouden en daarmee een nutteloze media-hype voorkomen...

Het "experiment"

In het filmpje is redelijk duidelijk te zien wat er gebeurt. Door het besturen van zijn hersengolven kan de "zender" een simpel spelletje spelen: een cirkel op het scherm moet omhoog worden bewogen, iets wat lastig kan zijn, maar na flinke training slagen de meeste mensen hier wel in. Tot zo ver niks nieuws dus. Als het spelletje slaagt wordt er een signaal via internet gestuurd dat vervolgens een TMS-apparaat aanstuurt bij de volgende proefpersoon (de "ontvanger") die een magnetische puls toegediend krijgt. Hierdoor beweegt zijn vinger en drukt een knopje in waardoor er in een ander spelletje een kanon wordt afgevuurd. Nog steeds niks nieuws, ook dit kunnen we al heel lang. In combinatie is dit "experiment" dus een heel leuk spelletje om te spelen na schooltijd, maar niks nieuwswaardigs naar mijn mening. Sterker nog: dit bericht lokte alleen maar media-geile berichtjes aan die repten over het direct beïnvloeden van de hersenen van iemand anders (al dan niet gerelateerd aan science fiction). Maak je geen zorgen hoor, het direct beïnvloeden van de hersenen van mensen om je heen doen we al dagelijks en op een veel simpelere manier dan bovenstaande, namelijk via standaard communicatie: verbaal, non-verbaal én in toenemende mate via (je raadt het al) het internet!

Telepathie?

Tuurlijk, het idee van het direct aansturen van hersensignalen bij iemand anders klinkt heel spannend en riekt naar telepathie, maar zo lang het via deze indirecte weg gebeurt is het niets opzienbarends. De persoon die hier het signaal verstuurt doet een simpel spelletje, hij is niet bewust bezig de gedachten van de ander te beïnvloeden. Op zijn beurt weet de ander niet precies wat voor signaal er verstuurd is, hij weet alleen dat zijn vinger beweegt. Van "gedachten beïnvloeden" is dus nog weinig sprake bij dit experiment. Dit is anders bij een eerder experiment, waarbij hersencellen van twee verschillende ratten direct met elkaar in contact gebracht werden en de ontvangende rat ook echt leerde van signalen die de andere rat verstuurde (ook al had de ontvangende rat het nog steeds erg vaak fout). In dat experiment was er sprake van directe en zinvolle invloed op hersenprocessen, en hier kunnen de relaties met gedachten-beïnvloeding kunnen worden gelegd, samen met de bijkomstige zinnenspelende toekomstvoorspellingen over telepathie. Bovengenoemd experiment met mensen zonder implantaten betreft een enkele observatie, is (nog) niet gepubliceerd in een wetenschappelijk tijdschrift en voegt weinig nieuws toe aan wat we al weten over het brein...

Puur media-gehypt dus!